(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気配管の外周を間隙をもって包囲する包囲部材と、
前記包囲部材の下部に設けられ、前記蒸気配管から漏洩した漏洩蒸気が凝縮した凝縮水を前記包囲部材から排出する凝縮水排出管と、
前記凝縮水排出管によって排出される前記凝縮水の流量を計測する凝縮水流量計と、
前記包囲部材に設けられ、前記漏洩蒸気のうち凝縮しなかった残留蒸気を前記包囲部材から排出する残留蒸気排出管と、
前記凝縮水流量計において計測した前記凝縮水の流量と、あらかじめ求められた前記漏洩蒸気が前記凝縮水に凝縮する割合によって、前記蒸気配管から漏洩した前記漏洩蒸気の流量を演算する演算部とを備えることを特徴とする漏洩検出装置。
【請求項２】
蒸気配管の外周を間隙をもって包囲する包囲部材と、
前記包囲部材の下部に設けられ、前記蒸気配管から漏洩した漏洩蒸気が凝縮した凝縮水を前記包囲部材から排出する凝縮水排出管と、
前記凝縮水排出管によって排出される前記凝縮水の流量を計測する凝縮水流量計と、
前記包囲部材に設けられ、前記漏洩蒸気のうち凝縮しなかった残留蒸気を前記包囲部材から排出する残留蒸気排出管と、
前記残留蒸気排出管によって排出される前記残留蒸気の流量を計測する蒸気流量計と、
前記凝縮水流量計において計測した前記凝縮水の流量と、前記蒸気流量計において計測した前記残留蒸気の流量とを用いて、前記蒸気配管から漏洩した前記漏洩蒸気の流量を演算する演算部とを備えることを特徴とする漏洩検出装置。
【請求項３】
蒸気配管の外周を間隙をもって包囲する包囲部材と、
前記包囲部材の下部に設けられ、前記蒸気配管から漏洩した漏洩蒸気が凝縮した凝縮水を前記包囲部材から排出する凝縮水排出管と、
前記凝縮水排出管によって排出される前記凝縮水の流量を計測する凝縮水流量計と、
前記包囲部材に設けられ、前記漏洩蒸気のうち凝縮しなかった残留蒸気を前記包囲部材から排出し、前記包囲部材内を所定の温度に保つように運転され、前記残留蒸気を冷却して前記所定の温度に戻すために必要な電力量を計測する空調装置と、
前記凝縮水流量計において計測した前記凝縮水の流量と、前記空調装置において計測した前記電力量とを用いて、前記蒸気配管から漏洩した前記漏洩蒸気の流量を演算する演算部とを備えることを特徴とする漏洩検出装置。
【請求項４】
前記凝縮水排出管に接続されたＵ字管をさらに備え、
前記凝縮水流量計は、前記Ｕ字管を介して排出された前記凝縮水の流量を計測することを特徴とした請求項１乃至請求項３の何れか一項記載の漏洩検出装置。
【請求項５】
前記蒸気配管付近の放射線バックグラウンドより十分低くなる位置において放射線検出器をさらに設け、前記凝縮水排出管から排出される前記凝縮水の放射線量を計測することを特徴とした請求項１乃至請求項４の何れか一項記載の漏洩検出装置。
【請求項６】
前記演算部において演算した前記漏洩蒸気の流量が基準値を上回るときに、運転員に警報アラームを知らせる警報装置をさらに備えることを特徴とした請求項１乃至請求項５の何れか一項記載の漏洩検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気配管からの漏洩蒸気を検出する漏洩検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所をはじめとするプラントにおける蒸気配管からの漏洩蒸気の検出は、複数の蒸気配管が設置される部屋の天井付近に温度検出器を配置し、高温の蒸気が配管より漏洩したことによる部屋内の温度上昇を検知して、漏洩蒸気を検出することが一般的である。しかし、この方法は、プラントの運転上支障となるような大きな蒸気の漏洩に対しては有効であるが、複数の配管のうち蒸気の漏洩を起こした配管を特定することはできなかった。
【０００３】
そこで、蒸気配管の側周面に温度計を配設し、この周囲を包囲部材で包囲することで、配管ごとの蒸気の漏洩を温度計の計測値の変化によって検出する技術が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
さらに、水道管のメカニカルシールの周囲を包囲部材で包囲し、漏洩水を包囲部材から導管へ導き、漏洩量を計測する技術が開発されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１８８４８号公報
【特許文献２】特開２００９−１４４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術は、温度計の計測値の変化によって蒸気の漏洩を検出することから、例えば、配管内の蒸気の温度の変化をも温度計が計測し、蒸気の漏洩と誤判定する可能性があり、さらに、蒸気の漏洩の有無は検出できるものの、蒸気の漏洩量を正確に計測することはできなかった。
【０００７】
また、上述した特許文献２に記載の技術は、漏洩水を導管に導いているため、漏洩量を正確に計測できるものの、この技術を高圧の漏洩蒸気の漏洩量の計測に適用するためには、高圧の漏洩蒸気の圧力に耐えうる包囲部材によって漏洩蒸気を閉じ込め、かつ漏洩蒸気の全てを水に凝縮させることが必要であり、現実的ではない。
【０００８】
そこで本発明は、簡易な構成で蒸気の漏洩量を求めることができる蒸気配管の漏洩検出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の漏洩検出装置は、蒸気配管の外周を間隙をもって包囲する包囲部材と、包囲部材の下部に設けられ、蒸気配管から漏洩した漏洩蒸気が凝縮した凝縮水を包囲部材から排出する凝縮水排出管と、凝縮水排出管によって排出される凝縮水の流量を計測する凝縮水流量計と、包囲部材に設けられ、前記漏洩蒸気のうち凝縮しなかった残留蒸気を包囲部材から排出する残留蒸気排出管と、凝縮水流量計において計測した凝縮水の流量と、あらかじめ求められた漏洩蒸気が凝縮水に凝縮する割合によって、漏洩蒸気の流量を演算する演算部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、蒸気配管の漏洩検出装置において、簡易な構成で蒸気の漏洩量を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る漏洩検出装置の概略図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る漏洩検出装置の概略図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る漏洩検出装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第１の実施形態に係る漏洩検出装置について図１を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る漏洩検出装置の概略図である。
【００１４】
漏洩検出装置１は、包囲部材２と、凝縮水排出管３と、Ｕ字管４と、導管５と、凝縮水流量計６と、演算部７と、残留蒸気排出管８と、遮蔽物１０と、放射線検出器１１とから構成される。
【００１５】
包囲部材２は、蒸気配管１００の外周を間隙をもって包囲するように設けられる。包囲部材２の形状として、蒸気配管１００よりも大きい径の円筒形状が望ましいが、蒸気配管１００の外周を包囲できる形状であれば他の形状でも適用可能である。
【００１６】
包囲部材２の円筒形状の下部には、凝縮水排出管３を該垂直にして、凝縮水排出管３の一端が接続される。さらに、この凝縮水排出管３の他端に、Ｕ字管４を介して、導管５が接続される。導管５は、Ｕ字管４からの凝縮水１２０をドレンへ排出できるように傾斜させて配置される。なお、包囲部材２が円筒形状でない場合は、包囲部材２内に流れ落ちる水を排出できる位置である包囲部材２の下部に凝縮水排出管３を接続する。
【００１７】
導管５には、導管５を流れる凝縮水１２０の流量を計測できるように凝縮水流量計６が配置される。凝縮水流量計６には、凝縮水流量計６の計測結果を演算部７へ送信できるように、演算部７が電気的に接続される。
【００１８】
さらに、導管５には、蒸気配管１００からの放射線を遮蔽するように遮蔽物１０が設けられ、この遮蔽物１０によって蒸気配管１００からの放射線を遮蔽できる位置において、導管５に放射線検出器１１が配置される。
【００１９】
包囲部材２の円筒形状の側周面の上部には、残留蒸気排出管８を該垂直にして、残留蒸気排出管８の一端が接続される。残留蒸気排出管８の他端は、蒸気配管１００が設置される部屋内の圧力に大気開放される。なお、包囲部材２が円筒形状でない場合は、包囲部材２内を上方に対流する蒸気を排出できる位置である包囲部材２の頂部に残留蒸気排出管８を接続することが望ましい。
【００２０】
（作用）
以下、本発明の第１の実施形態の作用について説明する。蒸気配管１００における漏洩箇所１１０から漏洩蒸気１１１が漏洩すると、漏洩蒸気１１１の一部は凝縮して凝縮水１２０となって包囲部材２の下部へ流れ落ちる。漏洩蒸気１１１のうち凝縮しなかったものは残留蒸気１２１として包囲部材２の上部へ対流する。
【００２１】
包囲部材２の下部へ流れ落ちた凝縮水１２０は、凝縮水排出管３によって包囲部材２の外へ排出され、Ｕ字管４を介して、導管５内を流れ落ちる。一方、包囲部材２の上部へ対流した残留蒸気１２１は、残留蒸気排出管８によって包囲部材２の外へ排出される。
【００２２】
導管５において配置された凝縮水流量計６は、導管５を流れ落ちる凝縮水１２０を、１０秒乃至１分といった単位時間当たりの流量データとして計測する。凝縮水流量計６は、この凝縮水１２０の流量データを演算部７へ送信する。
【００２３】
ここで、演算部７は、漏洩蒸気１１１が凝縮して凝縮水１２０となる凝縮率をあらかじめ記憶しておくものとする。この凝縮率は、漏洩蒸気１１１の温度、すなわち蒸気配管１００内の蒸気の温度や、蒸気配管１００が設置される部屋内の温度、ならびに包囲部材２の形状等によって、実験や計算等によってあらかじめ求め、決定されるものである。例えば、沸騰水型原子炉の主蒸気配管の漏洩蒸気１１１の凝縮率は約６０％である。
【００２４】
演算部７は、この凝縮率と、凝縮水流量計６から受信した凝縮水１２０の流量データを用いて、単位時間当たりの漏洩蒸気１１１の総量を演算する。例えば、凝縮率が５０％であって、凝縮水流量計６から受信した凝縮水１２０の流量データが、１分当たり１００ｍｌを示すとき、１分当たりの漏洩蒸気１１１の総量は、水換算で１００×（１００％／５０％）＝２００ｍｌとして演算する。
【００２５】
さらに、放射線検出器１１は、導管５を流れ落ちる凝縮水１２０の放射線濃度を計測する。このとき、遮蔽物１０によって、蒸気配管１００からの放射線が遮蔽されているため、蒸気配管１００付近の放射線バックグラウンドに影響されることなく、凝縮水１２０の放射線濃度を計測が可能となる。
【００２６】
（効果）
本発明の第１の実施形態によれば、高圧の漏洩蒸気１１１が包囲部材２内に放出されたときであっても、大気圧開放された残留蒸気排出管８によって残留蒸気１２１を包囲部材２の外部へ排出しているので、包囲部材２を高圧の漏洩蒸気１１１を閉じ込めるような頑丈なケーシングとしなくても、凝縮水１２０を捕集し、凝縮水流量計６によって計測することができ、かつ残留蒸気排出管８によって排出された残留蒸気１２１の分の漏洩蒸気１１１を演算部７で凝縮率データを用いて演算し、凝縮水１２０の流量と足し合わせることで、漏洩蒸気１１１の正味の水換算の流量を求めることができる。
【００２７】
また、Ｕ字管４を設けて、Ｕ字管４内に凝縮水１２０を一旦蓄積してから、導管５で凝縮水１２０を排出しているために、包囲部材２内の圧力が高いときなどに、この圧力による凝縮水流量計６の誤計測を防ぐことができる。
【００２８】
さらに、放射線検出器１１によって凝縮水１２０の放射線濃度を蒸気配管１００付近の放射線バックグラウンドに影響されることなく計測することができる。
【００２９】
（第２の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第２の実施形態に係る漏洩検出装置について図２を参照して説明する。第１の実施形態に係る漏洩検出装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。
【００３０】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る漏洩検出装置の概略図である。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、第１の実施形態の構成に加え、残留蒸気排出管８に残留蒸気１２１の流量を計測できるように残留蒸気流量計２０を新たに設け、残留蒸気流量計２０において計測した残留蒸気１２１の流量を演算部７に送信できるように残留蒸気流量計２０と演算部７を電気的に接続している点である。
【００３１】
（作用）
以下、本発明の第２の実施形態の作用について説明する。第１の実施形態と同様に、漏洩箇所１１０から漏洩蒸気１１１が漏洩すると、包囲部材２の下部へ流れ落ちた凝縮水１２０は、凝縮水排出管３によって包囲部材２の外へ排出され、Ｕ字管４を介して、導管５内を流れ落ちる。一方、包囲部材２の上部へ対流した残留蒸気１２１は、残留蒸気排出管８によって包囲部材２の外へ排出される。
【００３２】
凝縮水流量計６は、導管５を流れ落ちる凝縮水１２０の流量を単位時間当たりの流量データとして計測し、この凝縮水１２０の流量データを演算部７へ送信する。
【００３３】
残留蒸気流量計２０は、残留蒸気排出管８によって包囲部材２の外へ排出される残留蒸気１２１の流量を凝縮水流量計６と同一の単位時間当たりの蒸気流量データとして計測し、この残留蒸気１２１の蒸気流量データを演算部７へ送信する。
【００３４】
ここで、演算部７は、残留蒸気１２１の体積と、残留蒸気１２１が水に凝縮したときの体積比をあらかじめ記憶しておくものとする。一般的に、蒸気の体積は水の約１５００倍であるので、体積比を１５００分の１として記憶する。
【００３５】
演算部７は、凝縮水流量計６から受信した凝縮水１２０の流量データと、残留蒸気流量計２０から受信した残留蒸気１２１の蒸気流量データと、体積比を用いて、単位時間当たりの漏洩蒸気１１０の水換算の流量を演算する。例えば、凝縮水１２０の流量データが１分当たり１００ｍｌを示し、残留蒸気１２１の蒸気流量データが１分当たり１５００００ｍｌを示すとき、１分当たりの漏洩蒸気１１１の総量は、水換算で１００＋１５００００×（１／１５００）＝２００ｍｌとして演算する。
【００３６】
（効果）
本発明の第２の実施形態によれば、高圧の漏洩蒸気１１１が包囲部材２内に放出されたときであっても、大気圧開放された残留蒸気排出管８によって残留蒸気１２１を包囲部材２の外部へ排出しているので、包囲部材２を高圧の漏洩蒸気１１１を閉じ込めるような頑丈なケーシングとしなくても、凝縮水１２０を捕集し、凝縮水流量計６によって計測することができ、かつ残留蒸気排出管８によって排出された残留蒸気１２１を、残留蒸気流量計２０において計測し、残留蒸気１２１が水に凝縮したときの体積比によって水の流量に換算し、凝縮水１２０の流量と足し合わせることで、漏洩蒸気１１１の水換算の流量を求めることができる。
【００３７】
（第３の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第３の実施形態に係る漏洩検出装置について図２を参照して説明する。第１の実施形態に係る漏洩検出装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。
【００３８】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る漏洩検出装置の概略図である。第３の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、残留蒸気排出管８に代え、空調装置３０を設けている点である。空調装置３０は、包囲部材２内部の空気を取り込み、温度調整した後、再び包囲部材２内部へ空気を送り込むように、空調装置３０と包囲部材２は接続される。
【００３９】
（作用）
以下、本発明の第３の実施形態の作用について説明する。空調装置３０は、包囲部材２内部の空気の温度を一定に保つように運転される。例えば、包囲部材２内部の空気の温度が所定の温度より上昇したとき、空調装置３０は、包囲部材２内部の空気を取り込み、冷却したうえで、再び包囲部材２内部へ空気を送り込み、所定の温度へ戻すように運転する。
【００４０】
第１の実施形態と同様に、漏洩箇所１１０から漏洩蒸気１１１が漏洩すると、包囲部材２の下部へ流れ落ちた凝縮水１２０は、凝縮水排出管３によって包囲部材２の外へ排出され、Ｕ字管４を介して、導管５内を流れ落ちる。一方、包囲部材２の上部へ対流した残留蒸気１２１は、空調装置３０に取り込まれる。
【００４１】
凝縮水流量計６は、導管５を流れ落ちる凝縮水１２０の流量を単位時間当たりの流量データとして計測し、この凝縮水１２０の流量データを演算部７へ送信する。
【００４２】
空調装置３０は、残留蒸気１２１を含む包囲部材２内部の空気を取り込み、残留蒸気１２１によって上昇した温度を所定の温度へ戻すように冷却し、再び包囲部材２内部へ送り込む。冷却の過程で凝縮した残留蒸気１２１は、ドレンへ排出される。さらに、空調装置３０は、漏洩蒸気１１１の漏洩が生じ、包囲部材２内部の空気を所定の温度へ戻すように冷却して運転したときの単位時間当たりの電力量（以下、冷却電力量と呼称する。）を演算部７へ送信する。
【００４３】
ここで、演算部７は、残留蒸気１２１の蒸気温度をあらかじめ記憶しておくものとする。蒸気配管１００から漏洩した漏洩蒸気１１１の蒸気温度は、プラント内部の温度計や運転プログラム等によって決定することができる。さらに、包囲部材２によって内部が保温されているので、残留蒸気１２１の蒸気温度は、漏洩蒸気１１１の蒸気温度と等しい値として決定することができる。
【００４４】
ここで、冷却電力量＝（ある蒸気温度の単位流量の残留蒸気１２１を所定の温度へ冷却するために必要な電力量）×（残留蒸気１２１の流量）という関係が成立するので、演算部７は、冷却電力量および残留蒸気１２１の蒸気温度を用いて、単位時間当たりの残留蒸気１２１の蒸気流量データを演算することができる。
【００４５】
例えば、残留蒸気１２１の蒸気温度が８０℃であり、この残留蒸気１２１を１０００ｍｌ分だけ所定の温度（４０℃）に冷却するために必要な電力量が１Wであり、単位時間当たりの冷却電力量が１５０Wであるとき、単位時間当たりの残留蒸気１２１の蒸気流量は、１０００×１５０＝１５００００ｍｌとして演算することができる。
【００４６】
さらに、演算部７は、単位時間当たりの残留蒸気１２１の蒸気流量データを、第２の実施形態と同様に、蒸気と水の体積比によって水換算し、凝縮水流量計６において計測した単位時間当たりの凝縮水１２０の流量データを足し合わせて、単位時間当たりの漏洩蒸気１１１の水換算の流量を演算する。
【００４７】
（効果）
本発明の第３の実施形態によれば、高圧の漏洩蒸気１１１が包囲部材２内に放出されたときであっても、空調装置３０によって残留蒸気１２１を冷却し、凝縮したものはドレンへ排出しているので、包囲部材２を高圧の漏洩蒸気１１１を閉じ込めるような頑丈なケーシングとしなくても、凝縮水１２０を捕集し、凝縮水流量計６によって計測することができ、かつ残留蒸気１２１を、空調装置３０で消費した電力量と残留蒸気１２１の温度によって水の流量に換算し、凝縮水１２０の流量と足し合わせることで、漏洩蒸気１１１の正味の水換算の流量を求めることができる。
【００４８】
なお、本発明の実施形態は上述した実施形態に限られないことは言うまでもない。例えば、第１の実施形態および第２の実施形態における、残留蒸気排出管８の他端は、蒸気配管１００が設置される部屋内の圧力に大気開放するだけでなく、残留蒸気排出管８の他端に圧力弁を設けて、包囲部材２内の圧力が一定以上になったときに圧力弁を開き、残留蒸気排出管８によって残留蒸気１２１を排出してもよい。
【００４９】
また、包囲部材２は蒸気配管１００全体の周囲に設ける必要はなく、２つの蒸気配管１００の継ぎ目部分など、蒸気の漏洩が起きやすい部分にのみ設けることが可能であるし、残留蒸気排出管８や、空調装置３０は、包囲部材２の上部に接続するだけでなく、側周面に複数接続してもよい。
【００５０】
さらに、漏洩蒸気１１１の水換算の流量を演算するだけでなく、水から蒸気への体積比を用いて漏洩蒸気１１１の蒸気換算の流量を演算することができる。
【００５１】
また、演算部７において演算した漏洩蒸気１１１の流量が基準値を上回るときに、運転員に警報アラームを知らせる警報装置をさらに設けてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１・・・漏洩検出装置
２・・・包囲部材
３・・・凝縮水排出管
４・・・Ｕ字管
５・・・導管
６・・・凝縮水流量計
７・・・演算部
８・・・残留蒸気排出管
１０・・・遮蔽物
１１・・・放射線検出器
２０・・・残留蒸気流量計
３０・・・空調装置
１００・・・蒸気配管
１１０・・・漏洩箇所
１１１・・・漏洩蒸気
１２０・・・凝縮水
１２１・・・残留蒸気 
【図１】
0005563909.tif 000002
【図２】
0005563909.tif 000003
【図３】
0005563909.tif 000004